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2002年3月25日，我国“神舟”3号无人飞船成功发射，在轨道上运行7昼夜，环绕地球108圈，顺利完成预定的空间科学和技术试验任务后，于4月1日成功返回，准确着陆。我国载人航天工程第三次飞行试验取得圆满成功，标志着我国向着“实现载人航天”的目标又迈进了一大步。
现有三种载人航天器
世界上第一个载人航天器是苏联在1961年4月12日发射的“东方号”载人飞船。迄今为止，正在使用的载人航天器一共有3种：载人飞船、空间站和航天飞机。
载人飞船，简称“飞船”，是一种乘载人员较少（3人以下），在太空做短期（十几天以内）运行，然后返回地面，一次性使用的航天器。
空间站是一种体积较大，可接纳多名（3～6人）航天员进行长期工作或做短期巡访的航天器。空间站在轨道上长期运行，不返回地面，既可在有人照料下工作，也能无人值守，自主运行。航天员及其生活必需品和空间站所需的物资必须用载人飞船或航天飞机定期或不定期从地面送去。
载人飞船和空间站自身没有大推力的动力装置，必须靠运载器将它们送入太空。航天飞机则是一种兼有航天与运载双重功能的载人航天器。它由轨道器、固体助推火箭和外挂推进剂贮箱三部分组成。它能自行起飞、升空，直至进入轨道。固体助推火箭和外贮箱在升空过程中被先后抛弃，只有轨道器进入环地运行的轨道。轨道器在运行任务结束后，返回地面，在机场上水平着陆，经过整修，换上新的固体助推火箭和外贮箱后，可以再次发射上天。航天飞机是当前惟一可部分重复使用的航天器和运载器。
这三种载人航天器的用途各有侧重，技术上的难度也有较大差别。航天飞机结构复杂，功能齐全，代表着当代航天技术的领先水平。载人飞船相对说来复杂程度低一些。
发展载人航天应从飞船起步
载人航天工程的核心是载人航天器。我国已拥有较强的航天运载能力，发展载人航天面临的技术难度最高和所需投资最大的任务是研制载人航天器。在三种载人航天器中，应选择哪一种作为突破口呢？
从载人航天发展的历史看，苏（俄）、美都是从载人飞船起步，成功后分道扬镳。苏联建立了空间站，致力于长期载人航天研究活动；美国则发展了航天飞机，实现了部分重复使用、航天器与运载器相结合的天地往返运输系统。
20世纪80年代，当俄、美已掌握载人航天技术20多年以后，中国发展载人航天是否也要从载人飞船搞起呢？863高技术航天领域的专家们曾为这个问题进行了长达近5年的研究。最后，根据我国的国情和国力，遵照“有限目标、突出重点”和循序渐进的指导思想，专家们建议以飞船起步。同时考虑到我国在运载火箭和应用卫星方面已拥有相当坚实的技术基础和丰富的研制经验，以及有可能借鉴国外研制载人飞船的经验，我国可一步到位，研制第三代飞船——多人多舱的载人飞船。10年来“神舟号”载人飞船的研制实践的进展证明，这一建议是正确的。
载人飞船的实际用途是运输
发展载人飞船除了具有重大的政治、社会、科技、经济等意义外，它的实际用途是：
(1)为突破关键技术，掌握载人航天基本技术和航天医学工程基础知识进行演示验证；
(2)进行两个航天器（其中至少有一个是载人航天器）太空交会对接和航天员出舱活动等试验；
(3)作为空间站的运输器，为其运送航天员和物资；
(4)作为空间站的应急救生船；
(5)开展空间应用和科学技术试验；
(6)为载人月球航行和载人行星航行创造条件。
其中主要的或最终的用途是作为空间站的运输器。若将载人飞船中的航天员座椅、环境控制与生命保障、返回着陆、应急救生等系统拆除，改装成不返回的、专门运货的飞船，可以大大提高飞船的运载能力。例如，由“联盟号”载人飞船改装成的“进步号”运货飞船，每次可运送2吨半物资，是2名航天员重量的近20倍。
载人飞船在飞行试验过程中可以搭载各种仪器设备，进行对地观测、空间探测、天文观察、空间生命、空间材料和微重力等空间应用和科学实验。我国的3次“神舟号”飞船上都不失时机地搭载了多种空间应用和科学实验的设备。例如“神舟”2号一次搭载了64件仪器设备，分别进行了空间天文、环境监测、微重力测量、空间材料和空间生命科学的实验研究。
“神舟号”载人飞船的组成
“神舟号”飞船由轨道舱、返回舱和推进舱组成。
轨道舱是飞船进入轨道后航天员工作、生活的场所。舱内除备有食物、饮水、睡袋和大小便收集器等生活装置外，还有空间应用和科学实验用的仪器设备。舱的前端外部装有交会对接机构，与返回舱连接的后底有一舱门，与返回舱相通。轨道舱外两侧装有太阳电池翼，为轨道舱供电。
返回舱的前部呈球形，有舱门与轨道舱相通。返回舱是飞船的指挥控制中心，内设座椅，是航天员起飞、上升和返回阶段乘坐的。座椅前方是仪表板，显示飞船上各系统及其设备的状况。航天员通过这些仪表监视并在必要时控制船上系统及其设备的工作。
推进舱，又称设备舱，呈截锥形或圆柱形，主要装载姿态与轨道控制用的推进系统（包括发动机和推进剂）、电源、环境控制和通信等系统的部分设备。推进舱外两侧也装有太阳电池翼，为飞船提供电能。
按照国外的做法，航天员返回后，飞船的轨道舱就废弃在轨道上了。我国的“神舟号”飞船却具有“留轨利用”的功能。这就是当航天员和返回舱返回地面后，留在轨道上的轨道舱由太阳电池翼继续供电，能在无人值守下，像卫星一样自主地工作，大大延长了飞船执行空间应用和科学实验任务的工作寿命，充分发挥飞船的“余热”，提高飞船的综合效益，体现了我国载人飞船在设计上的技术创新和中国特色。
载人飞船是卫星技术的发展
飞船与卫星最大的不同在于有人。保证航天员的生命安全和提供尽可能方便的生活工作条件是飞船头等重要的任务。为此，飞船需在卫星的基础上增加新的功能和系统。
首先，航天员居留的返回舱和轨道舱必须可靠地密封，使舱内维持规定的大气压力（例如1个大气压力）。当然，绝对密封是不可能的，需要有气源不断补充。但是意外的泄漏必须杜绝，以免造成灾难性事故。苏联“联盟11号”飞船返回前，返回舱在与轨道舱分离时，由于一个阀门漏气，舱内突然失压，3名航天员窒息身亡。
有无环境控制与生命保障系统是载人航天器与无人航天器的分水岭。环境控制与生命保障系统是一个集机、电、热技术、医学和环境工程于一体的复杂系统。环境控制系统负责维持舱内规定的大气压力，调节大气中氧和氮的比例，排除二氧化碳和其他有害气体，保持舱内对人体最合适的温度和湿度。飞船对温度的要求较严，要求保持在18～25℃，这是人体最适宜的温度范围。在失重状态下，舱内的空气不会自然对流，需要用风机强迫空气流动。生命保障系统要为航天员提供饮水、洗涤水、食物、睡袋、大小便收集器等最基本的生活条件。由于飞船内地方狭小，像卧室、厨房、餐桌、便所、淋浴、运动器械等“豪华”设施就只能割爱了。
载人飞船的第三个创新点是必须安全返回。飞船安全返回要克服调整姿态、制动减速、再人防热和软着陆4道难关。以着陆关为例，返回舱下降到稠密大气层后，应打开降落伞，使返回舱以很低的速度着陆。这最后一关极为重要，否则功亏一篑，前功尽弃。苏联“联盟1号”飞船就因为过最后一关时，降落伞的伞绳被缠绕住，伞打不开，返回舱以极高的速度冲向地面，致使船毁人亡。
中国是世界上第三个拥有返回式卫星的国家，已成功发射17颗，返回16颗。我国已熟练地掌握了卫星返回技术，拥有研制高可靠回收系统的丰富经验，从而为“神舟号”载人飞船的安全返回着陆提供了可靠的保证。
应急救生措施是飞船的第四个创新点。航天飞行中，最容易出现险情的是运载火箭点火、起飞和上升阶段。当飞船在发射台上与运载火箭对接后，在飞船的顶端就必须装上由若干支小型火箭构成的逃逸救生塔。从这时起，直到运载火箭载着飞船飞行到离地面100km高度为止，在此期间，一旦火箭出现重大险情，可能危及飞船和航天员的安全时，逃逸救生塔的火箭就立即点燃，拉着轨道舱和返回舱迅速脱离火箭，飞行至安全区域，然后抛掉逃逸塔和轨道舱，返回舱自行返回，安全着陆。
如果在轨道运行期间，飞船出现重大故障，不能继续运行时，就需要提前执行返回程序，选择在主着陆场或应急着陆场着陆；如果情况危急，刻不容缓，航天员就立即进入返回舱脱离运行轨道返回地面。这种情况下，返回舱紧急迫降很可能落在公海或境外。返回舱内备有应急的生活用品（如食物、饮水、GPS接收机和通信机等），航天员将发挥在孤独支援的绝境下的自救生存能力，以等待救援人员的到来。
载人航天是一项大规模的工程
载人航天是一项国家规模的工程，由6个系统组成。载人飞船只是其中的一个系统。载人飞船的发射、运行和返回，离不开运载火箭、航天员选拨与训练、航天发射场、航天测控网和返回着陆场5个系统的支持与保障。
运载火箭是航天飞行的基础，是将飞船送上太空的千里马。我国“长征2号F”运载火箭长58.3米，起飞重量479.7吨，能把飞船送入200千米至450千米的轨道。火箭除对原有的箭体结构、动力装置系统、控制系统、遥测系统、外弹道测量系统进一步提高可靠性外，还增加了故障检测系统和逃逸救生系统（逃逸救生塔），火箭飞行可靠性达0.97，航天员的安全性达到0.997。
航天员既是载人飞船的乘客，又是飞船的驾驶员。航天员必须经过严格的选拨与精心的培训。航天员的选拨和训练是一个医学与工程相结合的新课题，涉及生命科学、医学和环境工程等领域，需要配备一系列用于进行生理、心理测试和航天环境模拟试验的装置。我国较早建立了航天医学工程试验基地，开展了相应的研究试验。目前已从歼击机飞行员中选拔出一批预备航天员，正在进行集训。
我国的酒泉发射场是我国三大航天发射中心之一，拥有先进完善的发射设施，曾经出色地完成数十次航天发射任务。为了适应载人飞船的发射，不仅新建、改建了测试厂房、发射塔架，而且采用了先进的发射技术，例如，火箭在垂直状态下进行总装和测试、火箭连同飞船在垂直状态下整体运输以及远距离测试发射等技术。“神舟”飞船2次发射工作的顺利进行证明这些发射新技术的应用是成功的。
载人飞船的在轨运行离不开地面航天测控网的支持。我国的载人航天测控网由北京航天指挥控制中心、西安卫星测控中心、陆地测控站、海上测控船以及连接它们的通信网组成。我国不仅拥有长春、厦门、闽西、渭南、南宁、喀什等陆上固定测控站和2个活动测控站，而且拥有“远望1号”、“远望2号”、“远望3号”和“远望4号”4艘航天测控船。“神舟”飞船运行期间，它们分别在太平洋、大西洋和印度洋布阵，执行境外对“神舟”的测控与通信任务。西安测控中心、各地的测控台站和测控船在北京航天指挥控制中心的指挥调度下，保证了“神舟号”在上升段的测控通信覆盖率达到100%，在轨运行和返回阶段的重点弧段的测控通信，为飞行试验的完全成功立下了汗马功劳。
我国在内蒙古草原上建造了飞船返回用的主着陆场，拥有“回收1号”、“回收2号”前置雷达站，配备了直升机、搜索车、通信、运输、救护等设施，保证了“神舟号”飞船3次安全着陆和顺利回收。
载人航天不仅是一顶大规模的工程，而且是一项长期性的工程。我国载人航天工程分三步走。第一步的任务是以飞船起飞，发射几艘无人飞船和一艘有人飞船，将航天员安全地送入近地轨道，进行适量的对地观测及科学试验，并使航天员安全返回地面，实现载人航天的历史性突破。第二步，除继续进行对地观测和空间试验外，重点完成出舱活动、交会对接试验和发射长期自主飞行、短期有人照料的空间实验室，尽早建成我国完整配套的空间站工程大系统，解决我国一定规模的空间应用问题。第三步是建造更大的长期有人照料的空间站。
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